晚更新世以来长江流域河流阶地年龄数据库及其对成因分析的指示意义

研究长江流域河流阶地的形成规律,对深入理解河流阶地的主要驱动因素,预测长江流域演化趋势以及保障沿岸人民生存发展具有重要意义。系统收集并整理了长江流域河流阶地的660条年代学数据,建立了河流阶地年龄数据库及其年龄概率密度函数,并探讨了长江流域河流阶地的形成机制。结果表明:近200 ka以来,长江流域中游和上游地区河流阶地概率密度曲线在约11 ka、约23 ka、约40 ka、约44.8 ka、约56.25 ka等多个时期出现了明显的峰值,这些峰值与全球气候变暖、黄土高原古降水量和洞穴氧同位素值的剧烈波动时期高度吻合,长江流域上游地区的河流阶地在山地地区的发育频率较高;长江流域中游和上游地区河流阶地年龄概率密度曲线的峰值主要出现在全球气候突变期,且河流阶地在构造抬升强烈的时期及地区发育更广泛;长江流域河流阶地是在构造运动和气候变化共同作用下形成的,其中气候的剧烈变化作为触发因子通过破坏河道稳定性,促使河流下切并形成阶地,而区域构造抬升运动则为河流提供了下切的空间,使得河流阶地对气候变化的响应更加敏感,从而推动了河流阶地的形成,尤其在气候相对变暖的时期,河流阶地的形成频率明显更高。

北京平谷山前河流阶地发育序列、形成时代及地质意义

河流阶地是研究河流演化、构造运动的良好载体,虽然北京地区第四纪地质研究程度较高,但北京东部地区对河流阶地的相关研究资料较少。笔者等以北京平谷燕山山前发育的泃河、黄松峪石河、将军关石河为研究对象,通过野外地质调查、光释光测年技术(OSL)详细划分了上述河流阶地的发育序列,在此基础上讨论了部分河流阶地的形成时代、阶地成因及河流阶地对燕山隆升的响应等地质问题,认为泃河南岸发育有3级阶地,北岸发育2级阶地;黄松峪石河最多发育有6级阶地;将军关石河发育有5级阶地。将军关石河至晚形成于中更新世晚期(161.7±7.7 ka BP),黄松峪石河至晚形成于晚更新世早期(121.2±5.4~100.3±4.1 ka BP),泃河至晚形成于晚更新世中期(79.4±3.3~70.8±3.4 ka BP)。泃河、黄松峪石河、将军关石河各级阶地的形成受到了古气候变化和燕山隆升的双重影响,平谷地区燕山在中更新世晚期以来,一直处于隆升的状态,晚更新世早期时隆升速率达到最大,可达0.24~0.34 mm/a,晚更新世中期时隆升速率降低,0.18~0.24 mm/a。以上成果对研究北京东部河流阶地发育特征、形成时代具有重要参考价值,也为中更新世晚期以来燕山的隆升提供了新的证据。

成都平原河流阶地的发育及其对古气候和新构造运动的指示

为了研究第四纪以来成都平原古气候变化规律和新构造运动特征,对成都平原岷江水系河流阶地序列,年代格架,不同地质时期的孢粉组合特征和T4剖面上网纹红土的地球化学特征等进行了深入研究。通过收集大量存量资料,辅以少量野外查证工作,结合地质、地貌和年代学资料,厘定了成都平原岷江水系5级河流阶地,T5至T1拔河分别为98~127 m、59~79 m、36~52 m、4~10 m、2~5 m,形成时代分别为925±92 ka、722±77 ka、462±46 ka、30.13±2.86 ka、9.0 ka,其中T5、T4、T3、T2为基座阶地,发育受构造运动和气候变化共同驱动,可作为第四纪以来成都平原东缘龙泉山背斜南段隆升的地貌标志,T1为堆积阶地,发育主要受气候变化驱动;孢粉组合特征反映第四纪以来成都平原以森林草原植被为主,气候整体具由偏暖偏湿向温干变化的趋势;阶地资料揭示第四纪以来龙泉山背斜南段经历了四次间歇性隆升,隆升高度达127 m,早更新世中期龙泉山背斜南段隆升速率为0.089~0.335 mm/a,早更新世晚期隆升速率急剧下降至0.027~0.165 mm/a,然后呈现出逐渐升高的趋势,到晚更新世—全新世隆升速率上升到0.133~0.322 mm/a;龙泉山背斜南北段存在差异隆升,北段的隆升速率和隆升幅度明显大于南段,在现代地貌上表现为龙泉山北段以低山为主,南段向低山丘陵过渡。

广东北江上游河流阶地与岩溶洞穴堆积物光释光年代及其地貌意义

河流阶地沉积和岩溶洞穴冲积物是记录河流下切历史的重要载体,但在流域尺度上多层溶洞的发育过程与河流下切过程的耦合关系仍缺乏直接的年代学证据。广东北江上游水系流经砂岩盆地和石灰岩区,流经区分别发育了多级河流阶地和多层洞穴系统,为探究河流与多层溶洞演化关系提供了理想条件。本文对北江上游坪石镇二级阶地和乐昌古佛岩第二层溶洞中的河流沉积物进行了石英光释光测年,结果表明前者至少形成于101~79 ka,后者至少形成于121~71 ka。二者均对应于深海氧同位素5阶段,指示该区洞穴冲积物和河流阶地沉积在冰期-间冰期尺度上是同步的。本文为研究北江上游喀斯特洞穴冲积物与河流阶地发育的耦合关系提供了放射性年代学证据,对利用流域内岩溶洞穴冲积物建立区域河流地貌演化和构造抬升历史提供了理论依据。

雅砻江下游河流阶地发育与构造活动关联性的研究现状

雅砻江发源于青海省巴颜喀拉山南麓,流域横跨中国地形一、二阶梯边界,地质地貌形态丰富。雅砻江流域巨大的地形反差与区域的构造背景密切相关。雅砻江流域位于西南季风和高原季风的交汇地带,季风带来大量的降水,地表侵蚀作用强烈,水系较为发育;加之快速隆升的构造背景,该区河流强烈下切,下切幅度可达3000 m以上,形成宏伟、壮观的高山峡谷地貌。河流阶地是一种典型的层状地貌,其在研究新构造运动、古气候变化、古水系演化以及侵蚀基准面变化等方面具有不可替代的优势。在雅砻江河谷发育了较为完整的河流阶地序列,阶地保存相对完整,是研究河流阶地与构造运动和气候变化关系的极佳场所。

河流地貌实习实践问题研究——以浈江河流阶地剖面为例

地貌实习实践是地理学科教学中的一项重要环节,是提升地学类学生思拓与践行能力的方式之一。该文以浈江河流阶地剖面为例,分析地貌实习实践的具体内容,包括阶地沉积物的沉积特征、电子自旋共振测年技术(ESR)和光释光测年技术在河流阶地中的应用等。让学生通过河流地貌实习实践加深对专业知识的理解,强化对河流地貌理论知识和实习基本技能的理解与运用,提升学生的专业能力。

黄河晋陕峡谷河流阶地和鄂尔多斯高原第四纪构造运动

本文通过黄河晋陕峡谷河段21个地点的阶地横剖面观察和阶地对比研究，确定出6级宽谷阶地序列，同时，依据17个放射性测年数据对阶地定年。6级宽谷阶地序列揭示了鄂尔多斯高原第四纪区域造陆隆起和局部构造变形，区域造陆隆起的发生时间比之青藏高原隆起要滞后0．113～0．25Ma，而且，平均区域造陆隆起量比之青藏高原的内部和边缘的隆起量小得多。晋陕峡谷河段发生过3期加积作用幕，指示着造陆隆起景观中的气候变化时间线。渭河盆地北缘的韩城断裂悬崖带记录着构造基准面下降，影响的河流长度仅为21～127km。

西昆仑山前河流阶地的形成及其构造意义

西昆仑山前河流普遍发育6级阶地,利用光释光(OSL)与热释光(TL)方法对采自西昆仑山前几条主要河流的低阶地堆积物样品进行年代测定。研究结果显示,主要河流低阶地的形成具有同时性,构造活动是河流阶地形成的主要控制因素。河流阶地的年龄测定结果表明,西昆仑山前河流阶地最早形成于约1.2Ma,T4、T3、T2阶地分别形成于约39ka、18ka和5ka。多级阶地的形成反映了河流自早更新世中期开始下切于活动抬升的西昆仑山。河流阶地的发育及区域对比揭示了西昆仑第四纪晚期以来的隆升过程,区域构造活动明显地影响河流的形态与行为。河流阶地的分布、地貌特征及区域对比表明,河流阶地的形成与演化受新构造活动、山脉隆升、气候变化等多种因素的影响。

黄河中游河流阶地的对比及阶地系列形成中构造作用的多层次性分析

黄河在流经青藏高原东北缘海原 -同心弧形构造区的过程中 ,发育了多达 10～ 2 1级的基座和侵蚀型阶地 ,其最大拔河高度为 4 0 1m ,最高阶地的发育年代为 1 5 7MaBP。通过对该区米家山、车木峡和黑山峡河口 3处黄河阶地以及我国北方大范围内河流阶地的对比分析发现 ,河流阶地系列形成中在构造作用上具有多层次性特征 ,即它包含了不同范围或规模和不同级次构造隆升作用所导致的阶地。研究区的黄河阶地系列可以划分为 3个层次。其中 ,第一层次的阶地共有 6级 ,为我国北方大范围内同期形成的阶地 ,它们代表 1 6Ma以来青藏高原阶段性隆升的次数 ,其隆升幅度由西向东逐渐减小 ;第二层次的阶地共有 5级 ,为海原 -天景山构造区内同期发育的阶地 ,它们代表 1 6Ma以来该构造区本身独自隆升的次数和幅度 ;第三层次阶地为发育在米家山东坡的 10级不同期阶地 ,它们代表 1 6Ma以来海原构造山地独自抬升的次数和幅度。阶地发育时间与黄土 -古土壤序列的对比还表明 ,反映青藏高原大范围构造隆升的第一层次阶地与气候变化之间有很好的可对比性 ,其形成年代均与相应古土壤发育时的间冰期对应 ,暗示导致河流下切的大范围构造抬升与强干冷期后同样可导致河流下切的气候暖湿期紧密相关 ,它们共同组成了构造 -气候旋回。

青藏高原西北部晚第四纪以来的隆升作用——来自西昆仑阿什库勒多级河流阶地的证据

青藏高原的隆升是新生代最壮观的地质事件,关于青藏高原隆升研究一直是地学界的研究焦点。河流阶地的发育记录了丰富的构造运动和气候变化的信息,近年来被广泛应用于构造运动和气候演变的研究,但前人研究的河流阶地基本分布在青藏高原的周缘,阶地的形成可能是气候与构造运动共同作用的结果。本文通过高分辨率卫星影像的解译,在青藏高原内部的西昆仑阿什库勒地区发现了多达七级的河流阶地。对该处河流阶地结构、沉积特征、几何特征的研究表明该阶地是典型的构造成因阶地。野外利用全站仪对河流阶地地貌形态进行了精细的测量,获得了各级阶地的拔河高度分别为4～5m(T1)、9～10m(T2)、16～18m(T3)、28～31m(T4)、45～48m(T5)。通过宇宙成因核素10Be测年方法对各级阶地面的暴露年龄进行了测定,获得了各级阶地的形成时代分别为7.7±0.7ka(T1)、32.7±3.1ka(T2)、53.6±2.5ka(T3)、115.7±23.2ka(T4)、166.8±10.4ka(T5)、19.5±8.5ka(T6)。由此确定了晚第四纪166.8ka以来不同时期的河流下切速率总体介于0.2～0.35mm/yr,该速率代表了青藏高原西北部晚第四纪166.8ka以来的平均隆升速率。

天山北麓河流阶地序列及形成年代

天山北麓河流阶地序列及其年代一直是悬而未决的问题。根据详细的野外工作,确定天山北麓发育7级河流阶地,其中T7、T6、T5及T2等主要阶地为河流切割先期冲积扇而形成,与4级阶地对应的4期冲积扇分别为F1、F2、F3与F4。由于天山北麓构造隆升向盆地方向迁移,冲积扇呈串珠状发育,背斜带间发育的冲积扇平面形态则由于南北背斜的限制而变得不规则。基于黄土—古土壤序列对比分析、ESR与OSL测年以及前人研究成果,确定天山北麓河流下切形成T7、T6、T5及T2等阶地的时间分别为约0.54MaBP、0.3￣0.2MaBP、28￣8kaBP和全新世早期。阶地年代表明,天山北麓3级主要阶地T7、T6、T5及对应冲积扇发育与天山更新世3个冰期间冰期旋回基本对应。

天山北缘河流阶地形成及构造变形定量分析

新生代以来,北天山山前发育了3排冲断褶皱带。新生代晚期一系列河流普遍穿过这3排冲断褶皱带并发育了三级河流阶地。在最新构造活动的影响下,河流阶地普遍发生变形,遭受抬升。利用光释光及14C年代学方法确定了塔西河三级阶地的形成年龄,并实际测量了三级阶地的高程。结果表明吐谷鲁背斜的构造抬升速率在32．85-28．75 ka问为9．50-12．57 mm／a,12-13 ka间为9．67-14．5 mm／a,全新世则增至10．79-23．44mm／a,天山基底的平均隆升速率达到3．39-3．86mm／a。通过对天山最高一级夷平面、野外实测侏罗纪地层高程及天山发育的煤层的相对隆升速率的研究则表明天山自24 Ma以来平均的隆升速率约为0．085-0．146 mm／a。结合对北天山其他主要河流阶地的观察及研究可以看出自晚更新世一全新世以来,天山北缘的最新构造活动具有不断加快的特征。

祁连山东段河流阶地的形成时代与机制探讨

第四纪期间祁连山东段发育了多级洪积台地与河流阶地,它们是研究区域构造活动与气候变化良好的载体。对该区主要河流阶地序列的野外考察,利用ESR、TL、IRSL以及14C等测年方法,研究表明,第四纪期间石羊河上游的各大支流普遍发育了5-6级阶地,其中南营村附近金塔河五级河流阶地的形成时代大致为1.24MaB.P.(T5)、0.78MaB.P.(T4)、0.14MaB.P.(T3)、0.06MaB.P.(T2)和0.01MaB.P.(T1),完全可以与该区沙沟河、黄河兰州段以及长江三峡段的阶地序列相对比。从各级阶地砾石层的堆积时代以及阶地的沉积特征分析,我们认为,即使在构造活动区域,气候变化在河流地貌演化过程之中起着重要的控制作用。

利用变形河流阶地限定帕米尔北缘木什背斜的缩短、隆升和侧向扩展

位于帕米尔前缘逆冲推覆体(Pamir Front Thrust,PFT)东端的木什滑脱背斜,是帕米尔弧形推覆构造带最前缘和最新的变形带。对地形横剖面、纵剖面和水系发育特征的分析表明,木什背斜总体上具有由西向东扩展生长的特征。在背斜核部及北翼发育数级开阔平坦的沿轴向展布的河流阶地,阶地可划分为4期。利用阶地堆积细颗粒石英光释光测年获得阶地面T2a、T3和T4的形成年龄分别为(15.8±2.40)ka、(55.1±10.3)ka、(131.4±23.9)ka。伴随背斜的生长扩展,河流阶地面发生了横向和纵向掀斜,并形成断层陡坎和褶皱陡坎。木什背斜晚第四纪的缩短和隆升主要是通过褶皱翼旋转机制进行的,估算其最小缩短速率为(1.6±0.3)mm/a,最小隆升速率为(1.9±0.3)mm/a。与此同时,沿轴向背斜发生了向东的侧向迁移和旋转。根据背斜垂直隆升与侧向扩展之间的关系,估算背斜在131～16ka期间向东的侧向迁移扩展速率较快,为(14.6±3.6)mm/a;自16ka至今,侧向迁移扩展速率迅速减小至(1.7±0.3)mm/a,背斜向东的迁移扩展可能已基本停止,而以侧向旋转为主。

河流阶地演化与走滑断裂滑动速率

断裂滑动速率是活动构造定量研究的最重要参数之一,不仅可以直接应用于活动构造的地震危险性预测和工程场地的地震安全性评价,还为地球动力学研究提供不可缺少的重要信息。原理上,断裂滑动速率可以用总位移量除以其累积时间而获得,但准确地确定断裂滑动速率并不是一件容易的事情,不同方法和研究者测定的同一条断裂的滑动速率可以相差3倍。文中通过对河流基座阶地演化及其对走滑断裂错动响应过程的分析发现,当一条山前河流切入河漫滩使其废弃形成阶地后,断裂的走滑位移使得河流两侧的阶地陡坎都遭到错动,其中一侧的下游阶地陡坎被错入河道而遭到河流的侵蚀,另一侧的下游阶地陡坎被错离河道,受到河流上游右侧地貌的保护而免遭侵蚀。因此,被错离河道一侧的阶地陡坎的位移在上阶地形成时就开始积累,阶地面的暴露年龄相当于位移累积的起始年代。另外,被错离河道一侧的阶地陡坎在下阶地停止侧蚀(可能同时开始接受沉积)时就开始累积位移,下阶地的初始沉积年代也代表阶地陡坎位移开始累积的时间。当然,如果能够获得被位移阶地陡坎的上下阶地年龄,就更能够把滑动速率限定在可靠的范围之内。在上述分析的基础上,提出3种利用河流阶地确定走滑断裂滑动速率的方法:第一是利用上下阶地年龄限定;第二是利用上阶地废弃年代限定错离河道一侧陡坎位移的起始年龄;第三是利用下阶地初始沉积年龄限定错离河道一侧陡坎位移的起始年龄。文中还将这些方法应用于研究海原断裂和阿尔金断裂的全新世滑动速率,获得的滑动速率与百万年尺度的长期平均滑动速率、百年尺度的近期滑动速率和10年尺度的现今滑动速率一致,也与其它地质、地貌学方法独立获得的结果一致。

最近150ka河西地区河流阶地的成因分析

文章通过对河西地区最近150 ka河流阶地年龄数据的处理,发现存在7个明显的河流阶地发育时期,即150、100、70、40、30、12和6 ka B.P.。经过相关构造和气候资料的论证,文章认为,在150和70 ka B.P.附近形成的两级河流阶地代表了河西地区两期主要的构造抬升,而在100、40、30、12和6 ka B.P.附近形成的5级河流阶地则对应于河西地区5期气候变化事件。

基于青衣江变形河流阶地研究龙门山断裂带南段的构造活动性

龙门山断裂带南段第四纪沉积差,断层出露不明显,晚第四纪构造活动性资料零星。为了提高对龙门山断裂带南段构造活动性的认识,探索芦山地震的发震构造,文中在分析龙门山断裂带南段的地貌以及构造演化的基础上,对跨盐井-五龙断裂、大川-双石断裂和芦山盆地的青衣江不同段的6级河流阶地进行了差分GPS连续测量和细致研究,结合对高分辨率航拍影像的地质解译,得到了龙门山断裂带南段青衣江各段的河流阶地横剖面,通过不同河段河流阶地的对比分析,建立了龙门山断裂带南段青衣江河流阶地纵剖面。通过对河流阶地的变形分析,发现龙门山断裂带南段晚第四纪以来,盐井-五龙断裂的平均垂向断错速率为0.6~1.2mm/a,大川-双石断裂没有明显的垂向活动,芦山地震的发震断层控制的山前褶皱最新活动。结合龙门山断裂带南段的地壳深部结构资料和芦山地震的精定位余震资料等,认为芦山地震的发震构造不是大川-双石断裂,而是龙门山断裂带南段的山前盲逆断层和反冲断层。

黄河源区河流阶地特征及源区黄河的形成

本文通过对黄河源区河流阶地的系统测量和研究,认为黄河源区黄河阶地主要由堆积阶地组成,少量侵蚀阶地,阶地拔河高度低,阶面比较开阔平坦.黄河自源头至入扎陵湖段仅发育一级河流阶地,从鄂陵湖出水口至黄河乡段发育两级河流阶地,从黄河乡以下至久治县东段发育三级河流阶地.结合ESR测年结果,黄河源区河流阶地形成的时间主要为中更新世晚期—全新世,T1河流阶地的形成时代约为1万年;T2河流阶地的形成时代为5.8～1.9万年;T3河流阶地的形成时代为16.1～2.5万年.河流阶地研究表明,黄河在源区形成较晚,可能为晚更新世晚期.

川西高原岷江上游河流阶地初步研究

基于岷江上游干流阶地地貌的野外观察和阶地沉积物的ESR年代测定,结合前人阶地测年数据,阐述了岷江上游干流晚第四纪阶地的形成过程和河谷下切历史,探讨了阶地演化对岷山和龙门山构造带隆升的响应过程。

太行山南缘晚更新世以来河流阶地的发育及其新构造运动意义

太行山南缘的武家湾河流经太行山与华北平原两大地貌单元的过渡地带,较太行山内部其他水系对新构造运动的响应更为敏感,能较好地记录区域地壳抬升历史。以武家湾河下游平甸河为研究重点,通过野外河流阶地级序及沉积特征的调查并结合光释光(OSL)测年结果,厘定了平甸河4级河流阶地,T4、T3、T2及T1阶地河拔高度分别为61～96m、35～54m、19～43m、3～5m,分别形成于97.4kaB.P.、73.9kaB.P.、48.3kaB.P.、2.3kaB.P.,根据对阶地成因的探讨,认为T4、T3、T2阶地为构造阶地,T1阶地为气候阶地,阶地资料揭示晚更新世(Qp3)太行山南缘经历3次间歇性构造抬升后至少隆升了90m:第一次抬升26～42m、抬升速率1.11～1.79mm/a,第二次抬升11～27m、抬升速率0.43～1.05mm/a,第三次抬升16～39m、抬升速率0.35～0.85mm/a。本研究为河流阶地对新构造运动的响应研究提供了实际材料,对晚更新世太行山的形成及演化研究具有较重要的参考价值。